بررسی تاثیرترکیبات گاز طبیعی برروی محصولات احتراق کوره توسط شبکه های عصبی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                             صفحه                                                                                            

چکیده……………………………………………………………………………………………………………………………………….1

فصل اول: کليات تحقيق

1-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………2

1-2-بیان مساله…………………………………………………………………………………………………………………………..3

1-3-انتخاب يك پالایشگاه براي تحقيق وبررسي……………………………………………………………………………3

1-4-روش تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………3

فصل دوم: مروری بر تحقِقات انجام شده

2-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………5

2-2-مروری بر تحقیقات انجام شده………………………………………………………………………………………………5

2-3- مزاياي استفاده از شبكه هاي عصبي مصنوعي نسبت به روش هاي كلاسيك……………………………..15

فصل سوم: مواد و روشها

3-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………17

3-1-1 آشنایی با گاز طبیعی………………………………………………………………………………………………………..17

3-2- مدلسازی کلاسیک احتراق ………………………………………………………………………………………………..21

3-2-1- آنتالپی تشکیل………………………………………………………………………………………………………………21

3-2-2- آنتالپی احتراق ……………………………………………………………………………………………………………..22

3-2-3- انرژی داخلی احتراق……………………………………………………………………………………………………..22

3-2-4- ارزش حرارتی……………………………………………………………………………………………………………..22

3-3- فرآیند احتراق گاز طبیعی…………………………………………………………………………………………………..23

3-4- آلاینده های ناشی از احتراق گاز طبیعی ……………………………………………………………………………..25

3-4-1- معرفی انواع آلاینده ها …………………………………………………………………………………………………25

3-4-2- معرفی NO_x ودلایل تشکیل آن  …………………………………………………………………………………….27

3-5- معرفی شبکه عصبی مصنوعی و ارائه تاریخچه‏ای از آن…………………………………………………………29

3-5-1- مفاهيم پايه در شبکهﻫﺎی عصبی مصنوعی………………………………………………………………………..31

3-5-2- ساختار کلی شبکه های عصبی ……………………………………………………………………………………..31

3-5-3- تقسیم بندی شبکه های عصبی   …………………………………………………………………………………..32

3-5-4- شبكه عصبي پرسپترون ساده ………………………………………………………………………………………..33

3-5-5- شبكه عصبي پرسپترون چند لايه …………………………………………………………………………………..34

3-5-6- مزاياي شبكهﻫﺎي عصبي……………………………………………………………………………………………….35

3-5-7- معایب شبکه های عصبی …………………………………………………………………………………………….36

3-5-8-تفاوت‌ﻫﺎي شبكه‌ﻫﺎي عصبي با روش‌ﻫﺎي محاسباتي متداول و سيستم‌ﻫﺎي خبره……………....….36

3-5-9- کاربردهای شبکه های عصبی ………………………………………………………………………………………38

3-6- مدل شبكه عصبي پژوهش………………………………………………………………………………………………..39

3-6-1- ايجاد دادهﻫﺎي مورد نياز………………………………………………………………………………………………39

3-6-2- ارزيابي ساختارﻫﺎي مختلف شبكه عصبي………………………………………………………………………39

3-6-3-  اطلاعات ورودي و خروجی جهت مدلسازی شبکه عصبی مصنوعی ………………………………41

3-7-ایجاد شبکه و طراحی آن …………………………………………………………………………………………………42

3-7-1-مدل شبکه عصبی………………………………………………………………………………………………………..42

3-8-پالایشگاه گاز بیدبلند……………………………………………………………………………………………………….44

3-8-1- تصفیه گاز…………………………………………………………………………………………………………………46

3-9- ترکیبات گاز طبیعی و محصولات حاصل از احتراق کوره پالایشگاه گاز بیدبلند……………………..47

3-10-  نحوه استخراج، کالیبراسیون و اندازه­گیری دادهﻫﺎ ……………………………………………………………48

3-10-1- ترکیبات گاز پالایشگاه بیدبلند……………………………………………………………………………………48

3-10-2- محصولات احتراق کوره……………………………………………………………………………………………49

3-11-  بررسی تغییرات ترکیبات و محصولات احتراق گاز پالایشگاه بیدبلند…………………………………50

3-11-1- بررسی تغییرات ترکیبات گاز پالایشگاه بیدبلند…………………………………………………………….51

3-11-2- بررسی تغییرات محصولات حاصل از احتراق کوره …………………………………………………….63

3-11-3-  بررسی تغییرات ارزش حرارتی گاز از سال 1385 تا 1390………………………………………….70

فصل چهارم نتايج

4-1-  مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………73

4-2-  بررسی اثر تغییر ترکیبات گاز پالایشگاه بر روی محصولات احتراق ……………………………………74

4-2-1- اثر تغییرات گاز متان بر روی محصولات محصولات احتراق ………………………………………….74

4-2-2- اثر تغییرات گاز اتان بر روی محصولات محصولات احتراق……………………………………………81

4-2-3- اثر تغییرات گاز پروپان بر روی محصولات محصولات احتراق ………………………………………88

4-2-4- اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی محصولات محصولات احتراق …………………………………..94

4-2-5- اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی محصولات محصولات احتراق ………………………………..101

4-2-6- اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی محصولات محصولات احتراق……………………………………108

4-2-7- اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی محصولات محصولات احتراق ………………………………..114

4-2-8- اثر تغییرات گاز CO₂ بر روی محصولات محصولات احتراق ……………………………………….121

4-2-9  اثر تغییرات گاز H₂S بر روی محصولات محصولات احتراق ………………………………………..128

4-2-10  اثر تغییرات گاز N₂ بر روی محصولات محصولات احتراق ………………………………………..134

فصل پنجم: نتیجه گیری

5-1-  بحث و نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………141

فهرست منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………….146

فهرست منابع انگلیسی………………………………………………………………………………………………………….147

چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………149

 

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                             صفحه                                                                                            

جدول 2-1: آنالیز گاز های مناطق مختلف ایران………………………………………………………………………………6

جدول2-2: ترکیب درصد اجزای گاز طبیعی در دو نیروگاه با توربین مشابه…………………………………………9

جدول 2-3: درصد تبدیل  NO  بهNO₂ ومیزان NO₂ تولید شده دردو نیروگاه الف و ب………………………9

جدول 3-1: آنتالپی تشکیل ترکیبات گاز پالایشگاه بیدبلند……………………………………………………………….24

جدول 3-2: آلاینده های ناشی از احتراق گاز طبیعی……………………………………………………………………….25

جدول3-3: تفاوتﻫﺎی دو روش محاسباتی و شبکهﻫﺎی عصبی مصنوعی…………………………………………..37

جدول 3-4: ترکیبات گاز پالایشگاه‏های ایران…………………………………………………………………………………45

جدول 3-5: مقایسه ترکیب گاز طبیعی گاز  در کشور های مختلف جهان………………………………………….46

جدول 3-6: مقایسه خواص سوخت گاز حوزه‏های جهان……………………………………………………………….46

جدول 3-7: ترکیبات گاز تولیدی پالایشگاه گاز بیدبلند…………………………………………………………………..47

جدول 3-8: محصولات احتراق کوره پالایشگاه بیدبلند……………………………………………………………………48

جدول 3-9: محدوده تغییرات ترکیبات گاز پالایشگاه……………………………………………………………………..71

جدول 3-10: محدوده تغییرات محصولات حاصل از احتراق کوره…………………………………………………..71

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                             صفحه                                                                                            

شکل 2-1: ارزش حرارتی بر واحد جرم سه انالیز در مقایسه با متان ………………………………………………. 6

شكل 2-2: ارزش حرارتی بر واحد حجم سه انالیز در مقایسه با متان……………………………………………….7

شکل 2-3: مقدار وزنی گازالاینده NO سه انالیز در مقایسه با متان……………………………………………………7

شکل 2-4: مقدار وزنی گازالاینده CO سه انالیز در مقایسه با متان……………………………………………………8

شکل 2-5: اثر افزایش میزان هوای اضافی بر تلفات دودکش………………………………………………………….10

شکل 2-6: اثر هوای اضافی بر راندمان بویلر………………………………………………………………………………..12

شکل 2-7: اثر دبی هوای ورودی بر درصد تغییر میزان NO_x خروجی نسبت به حالت پایه…………………12

شکل 3-1: ساختار پرسپترون ساده ……………………………………………………………………………………………..34

شكل 3-2: ساختار پرسپترون چندلايه …………………………………………………………………………………………34

شکل 3-3: مدل شبکه عصبی به کار رفته جهت مدل­سازی …………………………………………………………….40

شکل 3-4: روندآموزش شبکه…………………………………………………………………………………………………….42

شکل 3-5: اعتبار سنجی مدل……………………………………………………………………………………………………..43

شکل 3-6: اعتبار سنجی مدل برای تست داده ها…………………………………………………………………………..44

شکل 3-7: نمایی از پالایشگاه گاز بیدبلند…………………………………………………………………………………….45

شکل 3-8: نمایی از دستگاه کروماتوگراف موجود در آزمایشگاه پالایشگاه بیدبلند…………………………….49

شکل 3-9: نمایی از دستگاه TESTO 350 XL…………………………………………………………………………….50

شکل 3-10: تغییرات گاز متان از سال 1385 تا سال 1390…………………………………………………………….51

شکل  3-11 : تغییرات گاز اتان از سال 1385 تا سال 1390…………………………………………………………..52

شکل  3-12 : تغییرات گاز پروپان از سال 1385 تا سال 1390 ……………………………………………………..53

شکل  3-13 : تغییرات گاز نرمال بوتان از سال 1385 تا سال 1390………………………………………………..54

شکل  3-14 : تغییرات گاز ایزو بوتان از سال 1385 تا سال 1390………………………………………………….55

شکل  3-15 : تغییرات گاز ایزو پنتان از سال 1385 تا سال 1390…………………………………………………..56

شکل 3-16 : تغییرات گاز نرمال پنتان از سال 1385 تا سال 1390………………………………………………….57

شکل  3-17 : تغییرات گاز دو و دو دی متیل بوتان از سال 1385 تا سال 1390……………………………….57

شکل  3-18 : تغییرات گاز دو و سه دی متیل بوتان از سال 1385 تا سال 1390………………………………58

 شکل  3-19 : تغییرات گاز دو متیل پنتان از سال 1385 تا سال 1390…………………………………………….59

شکل  3-20 : تغییرات گاز سه متیل پنتان از سال 1385 تا سال 1390……………………………………………..59

شکل 3-21 : تغییرات گاز نرمال هگزان از سال 1385 تا سال 1390………………………………………………..60

شکل  3-22 : تغییرات گاز هپتان از سال 1385 تا سال 1390…………………………………………………………61

شکل  3-23 : تغییرات گاز دی اکسیید کربن از سال 1385 تا سال 1390…………………………………………61

شکل 3-24 : تغییرات گاز سولفید هیدروژن از سال 1385 تا سال 1390………………………………………….62

شکل  3-25 : تغییرات گاز نیتروژن از سال 1385 تا سال 1390………………………………………………………62

شکل 3-26 : تغییرات گاز منواکسید کربن از سال 1385 تا سال 1390……………………………………………..63

شکل 3-27 : تغییرات گاز منواکسید نیتروژن از سال 1385 تا سال 1390………………………………………….64

شکل 3-28 : تغییرات گاز دی اکسید نیتروژن از سال 1385 تا سال 1390………………………………………..65

شکل 3-29 : تغییرات گاز دی اکسید گوگرد از سال 1385 تا سال 1390………………………………………….65

شکل 3-30 : تغییرات هیدروژن از سال 1385 تا سال 1390……………………………………………………………66

شکل  3-31 : تغییرات دمای گاز خروجی دودکش از سال 1385 تا سال 1390…………………………………67

شکل  3-32 : تغییرات دمای محیط از سال 1385 تا سال 1390………………………………………………………67

شکل 3-33 : تغییرات گاز اکسیژن از سال 1385 تا سال 1390………………………………………………………..68

شکل  3-34 : تغییرات بازده کل از سال 1385 تا سال 1390…………………………………………………………..69

شکل  3-35 : تغییرات بازده خالص از سال 1385 تا سال 1390……………………………………………………..69

شکل 3-36 : تغییرات ارزش حرارتی از سال 1385 تا سال 1390……………………………………………………70

شکل4-1: اثر تغییرات گاز متان بر روی CO…………………………………………………………………………………74

شکل 4-2: اثر تغییرات گاز متان بر روی CO₂………………………………………………………………………………75

شکل 4-3: اثر تغییرات گاز متان بر روی NO_2.……………………………………………………………………………..75

نشکل 4-4: اثر تغییرات گاز متان بر روی NO………………………………………………………………………………76

شکل 4-5: اثر تغییرات گاز متان بر روی ارزش حرارتی…………………………………………………………………77

شکل 4-6: اثر تغییرات گاز متان بر روی بازده خالص…………………………………………………………………….77

شکل 4-7: اثر تغییرات گاز متان بر روی بازده کل………………………………………………………………………….78

شکل 4-8: اثر تغییرات گاز متان بر روی SO_2.………………………………………………………………………………79

شکل 4-9: اثر تغییرات گاز متان بر روی O_2.…………………………………………………………………………………79

شکل 4-10: اثر تغییرات گاز متان بر روی H₂……………………………………………………………………………….80

شکل  4-11 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی CO…………………………………………………………………………….81

شکل 4-12: اثر تغییرات گاز اتان بر روی CO₂…………………………………………………………………………….81

شکل  4-13 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی NO₂………………………………………………………………………….82

شکل  4-14 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی NO……………………………………………………………………………83

شکل  4-15 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی ارزش حرارتی……………………………………………………………..84

شکل  4-16 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی بازده خالص………………………………………………………………..84

شکل  4-17 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی بازده کل……………………………………………………………………..85

شکل  4-18 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی SO₂…………………………………………………………………………..86

شکل  4-19 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی O₂…………………………………………………………………………….86

شکل  4-20 : اثر تغییرات گاز اتان بر روی H₂…………………………………………………………………………….87

شکل  4-21 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی CO………………………………………………………………………..88

شکل  4-22 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی  CO₂……………………………………………………………………..88

شکل  4-23 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی NO_2.……………………………………………………………………..89

شکل  4-24 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی NO……………………………………………………………………….90

شکل  4-25 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی ارزش حرارتی…………………………………………………………90

شکل  4-26 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی بازده خالص…………………………………………………………….91

شکل  4-27 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی بازده کل…………………………………………………………………91

شکل  4-28 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی O₂…………………………………………………………………………92

شکل  4-29 : اثر تغییرات گاز پروپان بر روی H₂…………………………………………………………………………93

شکل  4-30 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی CO……………………………………………………………………94

شکل  4-31 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی CO₂………………………………………………………………….94

شکل  4-32 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی NO₂………………………………………………………………….95

شکل  4-33 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی NO……………………………………………………………………96

شکل  4-34 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی ارزش حرارتی…………………………………………………….97

شکل 4-35 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی بازده خالص…………………………………………………………97

شکل  4-36 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی بازده کلی……………………………………………………………98

شکل  4-37 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی SO₂…………………………………………………………………..98

شکل 4-38 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی O₂………………………………………………………………………99

شکل 4-39 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی H₂………………………………………………………………………100

شکل 4-40 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی CO……………………………………………………………………101

شکل  4-41 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی CO₂…………………………………………………………………101

شکل 4-42 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی NO₂………………………………………………………………….102

شکل4-43 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی NO…………………………………………………………………….103

شکل 4-44 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی ارزش حرارتی…………………………………………………….104

شکل 4-45 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی SO₂………………………………………………………………….104

شکل  4-46 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی بازده خالص………………………………………………………105

شکل 4-47 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی بازده کل…………………………………………………………….105

شکل  4-48 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی O₂…………………………………………………………………..106

شکل  4-49 : اثر تغییرات گاز نرمال‏بوتان بر روی H₂…………………………………………………………………..107

شکل 4-50 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی CO……………………………………………………………………..108

شکل 4-51 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی CO₂……………………………………………………………………108

شکل 4-52 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی NO₂……………………………………………………………………109

شکل 4-53 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی NO……………………………………………………………………..110

شکل 4-54 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی ارزش حرارتی……………………………………………………….110

شکل 4-55 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی SO₂…………………………………………………………………….111

شکل  4-56 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی بازده خالص…………………………………………………………111

شکل 4-57: اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی بازده کل…………………………………………………………………112

شکل4-58: اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی O₂…………………………………………………………………………113

شکل4-59 : اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی H₂………………………………………………………………………..113

شکل4-60 : اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی CO……………………………………………………………………..114

شکل 4-61: اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی CO₂……………………………………………………………………115

شکل 4-62: اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی NO₂……………………………………………………………………116

شکل4-63 : اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی NO…………………………………………………………………….117

شکل4-64 : اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی ارزش حرارتی………………………………………………………117

شکل4-65 : اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی SO₂……………………………………………………………………118

شکل4-66 : اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی بازده خالص…………………………………………………………118

شکل4-67: اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی بازده کلی………………………………………………………………119

شکل4-68: اثر تغییرات گاز نرمال‏پنتان بر روی O₂……………………………………………………………………..120

شکل4-69: اثر تغییرات گاز دی‏اکسیدکربن بر روی CO………………………………………………………………121

شکل4-70: اثر تغییرات گاز دی‏اکسیدکربن بر روی CO₂…………………………………………………………….121

شکل4-71: اثر تغییرات گاز دی‏اکسیدکربن بر روی NO₂…………………………………………………………….122

شکل  4-72 : اثر تغییرات گاز دی‏اکسیدکربن بر روی NO…………………………………………………………..123

شکل 4-73: اثر تغییرات گاز دی اکسید کربن بر روی ارزش حرارتی…………………………………………….123

شکل  4-74 : اثر تغییرات گاز دی‏اکسید‏کربن بر روی بازده خالص……………………………………………….124

شکل 4-75: اثر تغییرات گاز دی‏اکسید‏کربن بر روی بازده کلی…………………………………………………….125

شکل4-76 : اثر تغییرات گاز دی‏اکسیدکربن بر روی SO₂……………………………………………………………125

شکل4-77: اثر تغییرات گاز دی‏اکسید‏کربن بر روی O₂………………………………………………………………126

شکل4-78: اثر تغییرات گاز CO2 بر روی H₂………………………………………………………………………….127

شکل4-79: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی SO₂…………………………………………………………………………127

شکل 4-80: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی H₂………………………………………………………………………….128

شکل4-81: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی NO₂………………………………………………………………………..129

شکل4-82: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی NO………………………………………………………………………….130

شکل4-83: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی CO………………………………………………………………………….130

شکل4-84: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی CO₂………………………………………………………………………..131

شکل4-85: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی O₂…………………………………………………………………………..132

شکل4-86: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی ارزش حرارتی…………………………………………………………..132

شکل 4-87: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی بازده خالص…………………………………………………………….133

شکل 4-88: اثر تغییرات گاز H₂S بر روی بازده کل………………………………………………………………….134

شکل 4-89: اثر تغییرات گاز N₂ بر روی NO₂………………………………………………………………………….135

شکل 4-90: اثر تغییرات گاز N₂  بر روی NO………………………………………………………………………….136

شکل 4-91: اثر تغییرات گاز N₂ بر روی CO……………………………………………………………………………136

شکل4-92 : اثر تغییرات گاز N₂ بر روی ارزش حرارتی…………………………………………………………….137

شکل4-93 : اثر تغییرات گاز N₂ بر روی بازده خالص………………………………………………………………..137

شکل 4-94: اثر تغییرات گاز N₂ بر روی بازده کل……………………………………………………………………..138

شکل4-95: اثر تغییرات گاز N₂ بر روی H₂………………………………………………………………………………139

شکل 4-96: اثر تغییرات گاز N₂ بر روی SO₂………………………………………………………………………….139

شکل 4-97: اثر تغییرات گاز N₂ بر روی CO₂…………………………………………………………………………140

شکل 4-98 : اثر تغییرات گاز N₂ بر روی O₂…………………………………………………………………………..140

شکل 4-90: : اثر تغییرات گاز متان بر روی بازده کل ،بازده خالص و میزان NO_x………………………….143

شکل 4-91: اثر تغییرات گاز اتان بر روی بازده کل ،بازده خالص و میزان NO_x…………………………….143

شکل4-92 : اثر تغییرات گاز بوتان بر روی بازده کل ،بازده خالص و میزان NO_x…………………………..144

شکل4-93 : اثر تغییرات گاز ایزوبوتان بر روی بازده کل ،بازده خالص و میزان NO_x……………………..144

شکل 4-94: اثر تغییرات گاز ایزوپنتان بر روی بازده کل ،بازده خالص و